钨铼合金

以钨元素为基体且与铼元素组成的固溶强化型合金

钨铼合金是以钨元素为基体且与铼元素组成的固溶强化型合金。合金中常用的铼含量(质量分数，%)为3，5，10，25和26。分低含量W-Re合金(Re≤5%)和高含量W-Re合金(Re≥15%)。

概念

钨铼合金是以钨元素为基体且与铼元素组成的固溶强化型合金。合金中常用的铼含量(质量分数，%)为3，5，10，25和26。分低含量W-Re合金(Re≤5%)和高含量W-Re合金(Re≥15%)。当合金中Re含量超过26%时，W-Re合金将析出脆性相。

根据制取方法、强化方式和选用的钨基原料，钨铼合金分类如图1所示。

钨铼合金的主要加工材有丝材、片材。丝材占绝大多数．主要用作高温结构材料。

钨铼合金比纯钨有更好的机械性能和延展性，而且电阻率高，因此具有较好的加工性及焊接性。含铼3%的钨铼合金可用作电子管灯丝、栅丝和直热式阴极的芯金属。含钍的钨铼合金，即钍钨铼合金，用作大型发射管的直热式阴极，其性能比钍钨阴极好，高温时不易变形。

钨铼合金废料主要是钨铼合金，也包含钼铼合金在内。废钨铼合金回收铼的方法有氧化生华法和硝石熔融分解一离子交换法。

制取

制取钨铼合金有粉末冶金法和熔炼法两种，其生产流程如图2所示。在实际生产中粉末冶金法占主导地位。等静压压制和中频感应加热烧结可得到均匀性和一致性最佳的优质合金坯。

钨铼粉制备

制取钨铼预合金粉末的方法是影响合金成分均匀性的关键，各种预合金化方法的比较如图3所示。

锭坯制备

可采用钢模成形或冷等静压成形制得合金压坯，在通氢垂熔炉或通氢中频炉或通氢电阻炉中把压坯烧结成相对密度为85%～95%的致密锭子，也有采用热等静压法制锭。

加工

烧结锭经不同加工方法(旋锻、轧制、拉拔等)制成不同类型加工材，棒材、丝材、板材、箔材和带材等。具有良好加工性能的钨铼合金组成是W-(18～26)Re，合金加工时推荐的最佳锻造温度为1500℃和退火温度为1600～1800℃。Re含量>26%的合金，可允许的相的含量是有限的。虽然这种第二相的沉淀导致材料强化，但其加工性能仍然很好。Re含量<18%的合金可以顺利进行加工，但要求起始加工温度较高。

丝材是w—Re合金的主要加工材，我国钨铼丝各牌号按不同性能进行分类，以及化学成分如图4所示。

显微组织

W-Re合金经变形加工的组织呈细长的纤维状组织。经不同制度热处理后，组织发生显著变化，如W-3Re合金丝的一次再结晶温度为1300~1900℃，二次再结晶温度为2500℃，W-25Re合金丝的一次再结晶温度为1000～1500℃，二次再结晶温度为1800℃。一次再结晶时，丝材内部出现了“锯齿状边界”，即所谓的晶界边缘的再结晶，但其金相组织仍为退火前的纤维状组织，如图5图册(a)(b)所示。图5 图册(c)和(d)是一次再结晶完成时的金相组织，可以看到其组织仍为纤维状，只是纤维变粗短。二次再结晶时，丝材内部组织逐渐由纤维状聚集为粗长的二次再结晶组织(如图5 图册(e)(f)所示)。

复合强化法是进一步提高W-Re合金高温力学性能的有效方法。向合金中添加粒子或添加粒子是最常见的复合法，所制得的合金体系有系和系。合金内的粒子分布随加工过程不断发生变化，图6图册(a)展示了合金棒材中粒子分布变化的显微组织。该合金经热等静压后(棒材)相对密度达99%，压坯组织中颗粒分布在晶界和晶内(如图6图册(a))，在随后的热旋锻过程中，当变形率达62%，组织中出现了相，颗粒向晶界集中(如图6图册(b))。合金的高温力学性能提高情况如图6图册(c)所示。图6图册(d)和(e)为合金、合金和合金经2500K很火后的显微组织的比较，由此可以看出，不同的添加颗粒所呈现的形貌是不一样的。

性能

钨铼合金具有一系列优良的性能，诸如高熔点、高强度、高硬度、高塑性、高再结晶温度、高电阻率、高热电势值、低蒸汽压、低电子逸出功和低的延一脆性转变温度。典型钨铼合金的性能如图7右图册(a)所示。从图7右图可以看出，掺杂铼的再结晶温度远高于纯钨铼的再结晶温度。

几种钨铼合金的高温拉伸性能如图7右图册(b)所示，由图7可见，这些合金的拉伸性能在1500℃左右时远高于纯钨。添加提高钨铼合金高温力学性能实例如上文显微组织部分的图7图册(c)所示。

应用

钨和铼都是高熔点金属，它们广泛应用于高温领域。但它们还有缺点，纯钨性脆，再结晶温度

所以钨铼合金在电子技术、热力控制、现代核子技术和宇宙航行技术、测温领域、仪器仪表、电器和其它尖端科学技术部门都得到了广泛的应用。特别是钨铼合金丝匹配成热电偶，具有很高的热电势和灵敏度，而且测温范围广，反应速度快，抗腐蚀性好，是测温领域中良好的热传感材料。由于钨铼热电偶代替铂铑热电偶是大势所趋。

在电真空技术方面的应用

电子管、显像管和灯泡热丝的主要性能要求是：

①低温延性好(即一次绕丝成形性好)。加工态丝材经过绕制、折叠或扭曲成各种形状和各种尺寸的灯丝，相互之间要有良好的绝缘性，低的塑一脆性转变温度，良好的均匀性和一致性；

②低温退火延性好(即二次绕丝成形性好)。一次绕丝后的灯丝零件，均要进行退火以固定零件形状和尺寸。一般在丝材一次再结晶温度范围内进行退火。只有低温退火延性好的丝材，才能满足二次绕垒(制双螺旋灯丝)或多次绕丝和折叠的要求；

⑧高温延性好(即二次再结晶后的延性)。去芯线、运输、装管等过程中都要受振两和冲击，延性差的灯丝就会被破坏。制成的灯丝要在高温下使用，在使用过程中要使灯丝保持所要求的形状；

④高温抗下垂性能好。由于灯丝大部分以螺旋状存在，灯丝较长，而且有一定的质量。在使用过程中要保持螺距不发生变化，高温抗下垂性是关键。